JPS6137549B2 - - Google Patents
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- JPS6137549B2 JPS6137549B2 JP17060084A JP17060084A JPS6137549B2 JP S6137549 B2 JPS6137549 B2 JP S6137549B2 JP 17060084 A JP17060084 A JP 17060084A JP 17060084 A JP17060084 A JP 17060084A JP S6137549 B2 JPS6137549 B2 JP S6137549B2
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- refractory powder
- thermal spraying
- condensing lens
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐火物粉体を各種窯炉に溶射する装
置に係り、特にレーザービームを用いた溶射装置
に関する。 〔従来技術〕 従来、工業窯炉の熱間補修の新しい技術とし
て、火炎溶射が普及してきているが、、炉の大型
化、補修耐火物の大量化施工規模の大容量化に伴
ない、使用する可熱ガス（例えばプロパンガス）
や支燃ガス（酸素）を搬送するための高圧ゴムホ
ースやステンレス鋼製パイプ等が摩耗して破損す
るケースが多くなつてきている。そして、この場
合には、可燃ガスと支燃ガスとが配管中で混合し
たり、大気中へ瞬時に放散することになるが、す
ぐ近くに点火源がある場合には爆発の危険があ
り、製鉄所、工事現場等耐火物のライニング作業
や補修作業の実働において、しばしば経験する安
全上の重要な問題となつている。 ところが、ホースやパイプの摩耗を事前に検知
する技術は末だ完全に実用化の段階に至つてはお
らず、前記事故を未然に防ぐことは不可能であ
る。 また、火炎溶射作業中は、120デシベル程度の
騒音を伴うため、作業者や周囲の環境に及ぼす影
響は甚大であるが、現在のところ防音壁を設ける
以外に有効な防音手段がない。 ところが、作業中の窯炉、ひいては製鉄所内等
のすべての窯炉に防音壁をつくることは、スペー
ス的に不可能な場合が多く実用的でない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、可
燃性ガスを用いる必要がないので安全であり、し
かも溶射作業中の騒音を大幅に低減させることが
できる耐火物レーザー溶射装置を提供することを
目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記目的を達成する手段として、レ
ーザー発振器と、このレーザー発振器からのレー
ザービームを焦点位置に集光させる集光レンズ
と、この集光レンズと前記焦点との間に配置され
た耐火物粉体吹付装置と、前記焦点の前方に配置
される溶射対象物を支持してそれを移動させるス
キヤニング装置とから溶射装置を構成するように
したことを特徴とする。 〔実施例〕 以下、本発明を図面を参照して説明する。 第１図は本発明に係る耐火物レーザー溶射装置
の一例を示すもので、同図において、１は例えば
炭酸ガス（CO2）レーザー発振器であり、このレ
ーザー発振器１からの出力5KW程度のレーザー
ビーム２は、集光レンズ３により焦点４の位置で
集光されてその強度（エネルギ密度）が105〜
108W／cm3程度に高められた後、後述する耐火物
粉体とともに溶射対象物５に照射されるようにな
つている。 前記集光レンズ３は、第１図の一部拡大図であ
る第２図に示すように集光レンズ３回定用の断熱
材６を介し例えば鋼管製の外筒７に固定されてお
り、この外筒７は、位置移動可能なノズル支持台
８上に固設されている。 このノズル支持台８には、また、先端が外筒７
の集光レンズ３とその焦点４との間の部分に接続
された例えばPT（JIS、BO203）1/8インチのノ
ズル９が固設されており、このノズル９の基端に
は、継手１０、高圧ゴムホース等の粉体輸送装置
１１、エゼクタ１２および容量５程度の耐火物
粉体投入タンク１３が順次接続され、さらにダク
ト１４を介して不燃性の窒素ガス（N2）ボンベ
（図示せず）が接続されている。そして、前記耐
火物粉体投入タンク１３からダクト１４に1.0〜
2.0Kg／hr程度ずつ自然落下した耐火物粉体は、
エゼクタ１２の減圧吸引により高圧窒素ガスでノ
ズル９側に圧送され、前記外筒７先端の焦点４位
置において溶融し溶射対象物５に溶射されて溶射
層１５を形成し、所望のライニング、補修、コー
テイング等が行なわれるようになつている。 なお、作業上酸化による不都合がなければ前記
窒素ガスに代えて空気または酸素等を用いてもよ
く、これによりコストの低減を図ることが可能と
なる。 前記溶射対象物５は、第１図に示すように、水
平方向および垂直方向に移動できしかも回転移動
も可能なスキヤニング装置１６上に載置され、前
記耐火物粉体の溶射対象物５への溶射面を自由に
変えることができるようになつている。このスキ
ヤニング装置１６のスキヤンスピードは、例えば
50〜1000mm／min程度に設定される。 スキヤニング装置１６は、第３図および第４図
に示すように、モータ１８から駆動力がローラチ
エーン１９を介して車輪に伝達されて水平方向に
自由に移動できる台車１７を備えており、この台
車１７上には、軸受２０を介して４本のガイド軸
２１が立設され、各ガイド軸２１の上端部は、軸
受２２を介し上端板２３により相互に連結されて
いる。 また、前記各ガイド軸２１の上下方向中間部に
は、前記溶射対象物５が載置される対象物置き台
２４が支承されており、この対象物置き台２４
は、対象物置き台２４および上端板２３を上下方
向に貫通するスクリユー駆動軸２５およびローラ
チエーン２６を介し上端板２３上に設置したモー
タ２７により昇降駆動されるようになつている。
スクリユー駆動軸２５は対象物置き台２４に螺合
している。 次に作用について説明する。 使用に際しては、まず、レーザ発振器１を起動
するとともに、図示しない窒素ガスボンベからノ
ズル９側に例えば２〜３Kg／cm2程度の高圧窒素ガ
スを供給する。するとと、耐火物粉体投入タンク
１３から自然落下した耐火物粉体は、エゼクタ１
２の減圧吸引作用により例えば1.0〜2.0Kg／hrの
流量で高圧窒素ガスによつてノズル９側に圧送さ
れる。この際、耐火物粉体の圧送に用いられるガ
スは不燃性の窒素ガスであるため、燃性ガスを用
いる火炎溶射の場合と異なりきわめて安全であ
る。 ノズル９から外周７内に噴射された耐火物粉体
は、さらに外筒７の先端から吐出されることにな
るが、焦点４の位置においてレーザービーム２の
エネルギ密度は最大になるため、噴射されて空間
に浮遊している耐火物粉体は焦点４の位置におい
て溶融し、その後溶射対象物５に溶射されて溶射
層１５を形成することになる。 この際、溶射対象物５はスキヤニング装置１６
により水平方向の移動が行なわれ、これにより溶
射面が変化して必要箇所へのライニングあるいは
肉盛り補修作業が行なわれる。 第５図は前記スキヤニング装置１６のスキヤン
速度と溶射厚さとの関係を示す実験結果のグラフ
である。この実験には、耐火物粉体としてアルミ
ナ（Al2O3含有量95％）を用い、また集光距離は
300mm、接着率は30％、炭酸ガスレーザーの出力
は5KWである。 また、この条件で表―１のＡ材質（珪石質）、
Ｂ材質（スピネル質）を用いて実験した結果、同
表に示すように溶射層１５は従来の火炎溶射によ
る品質に比較して２〜３倍以上の材質特性を示す
ことが確認された。
置に係り、特にレーザービームを用いた溶射装置
に関する。 〔従来技術〕 従来、工業窯炉の熱間補修の新しい技術とし
て、火炎溶射が普及してきているが、、炉の大型
化、補修耐火物の大量化施工規模の大容量化に伴
ない、使用する可熱ガス（例えばプロパンガス）
や支燃ガス（酸素）を搬送するための高圧ゴムホ
ースやステンレス鋼製パイプ等が摩耗して破損す
るケースが多くなつてきている。そして、この場
合には、可燃ガスと支燃ガスとが配管中で混合し
たり、大気中へ瞬時に放散することになるが、す
ぐ近くに点火源がある場合には爆発の危険があ
り、製鉄所、工事現場等耐火物のライニング作業
や補修作業の実働において、しばしば経験する安
全上の重要な問題となつている。 ところが、ホースやパイプの摩耗を事前に検知
する技術は末だ完全に実用化の段階に至つてはお
らず、前記事故を未然に防ぐことは不可能であ
る。 また、火炎溶射作業中は、120デシベル程度の
騒音を伴うため、作業者や周囲の環境に及ぼす影
響は甚大であるが、現在のところ防音壁を設ける
以外に有効な防音手段がない。 ところが、作業中の窯炉、ひいては製鉄所内等
のすべての窯炉に防音壁をつくることは、スペー
ス的に不可能な場合が多く実用的でない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はかかる現況に鑑みなされたもので、可
燃性ガスを用いる必要がないので安全であり、し
かも溶射作業中の騒音を大幅に低減させることが
できる耐火物レーザー溶射装置を提供することを
目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、前記目的を達成する手段として、レ
ーザー発振器と、このレーザー発振器からのレー
ザービームを焦点位置に集光させる集光レンズ
と、この集光レンズと前記焦点との間に配置され
た耐火物粉体吹付装置と、前記焦点の前方に配置
される溶射対象物を支持してそれを移動させるス
キヤニング装置とから溶射装置を構成するように
したことを特徴とする。 〔実施例〕 以下、本発明を図面を参照して説明する。 第１図は本発明に係る耐火物レーザー溶射装置
の一例を示すもので、同図において、１は例えば
炭酸ガス（CO2）レーザー発振器であり、このレ
ーザー発振器１からの出力5KW程度のレーザー
ビーム２は、集光レンズ３により焦点４の位置で
集光されてその強度（エネルギ密度）が105〜
108W／cm3程度に高められた後、後述する耐火物
粉体とともに溶射対象物５に照射されるようにな
つている。 前記集光レンズ３は、第１図の一部拡大図であ
る第２図に示すように集光レンズ３回定用の断熱
材６を介し例えば鋼管製の外筒７に固定されてお
り、この外筒７は、位置移動可能なノズル支持台
８上に固設されている。 このノズル支持台８には、また、先端が外筒７
の集光レンズ３とその焦点４との間の部分に接続
された例えばPT（JIS、BO203）1/8インチのノ
ズル９が固設されており、このノズル９の基端に
は、継手１０、高圧ゴムホース等の粉体輸送装置
１１、エゼクタ１２および容量５程度の耐火物
粉体投入タンク１３が順次接続され、さらにダク
ト１４を介して不燃性の窒素ガス（N2）ボンベ
（図示せず）が接続されている。そして、前記耐
火物粉体投入タンク１３からダクト１４に1.0〜
2.0Kg／hr程度ずつ自然落下した耐火物粉体は、
エゼクタ１２の減圧吸引により高圧窒素ガスでノ
ズル９側に圧送され、前記外筒７先端の焦点４位
置において溶融し溶射対象物５に溶射されて溶射
層１５を形成し、所望のライニング、補修、コー
テイング等が行なわれるようになつている。 なお、作業上酸化による不都合がなければ前記
窒素ガスに代えて空気または酸素等を用いてもよ
く、これによりコストの低減を図ることが可能と
なる。 前記溶射対象物５は、第１図に示すように、水
平方向および垂直方向に移動できしかも回転移動
も可能なスキヤニング装置１６上に載置され、前
記耐火物粉体の溶射対象物５への溶射面を自由に
変えることができるようになつている。このスキ
ヤニング装置１６のスキヤンスピードは、例えば
50〜1000mm／min程度に設定される。 スキヤニング装置１６は、第３図および第４図
に示すように、モータ１８から駆動力がローラチ
エーン１９を介して車輪に伝達されて水平方向に
自由に移動できる台車１７を備えており、この台
車１７上には、軸受２０を介して４本のガイド軸
２１が立設され、各ガイド軸２１の上端部は、軸
受２２を介し上端板２３により相互に連結されて
いる。 また、前記各ガイド軸２１の上下方向中間部に
は、前記溶射対象物５が載置される対象物置き台
２４が支承されており、この対象物置き台２４
は、対象物置き台２４および上端板２３を上下方
向に貫通するスクリユー駆動軸２５およびローラ
チエーン２６を介し上端板２３上に設置したモー
タ２７により昇降駆動されるようになつている。
スクリユー駆動軸２５は対象物置き台２４に螺合
している。 次に作用について説明する。 使用に際しては、まず、レーザ発振器１を起動
するとともに、図示しない窒素ガスボンベからノ
ズル９側に例えば２〜３Kg／cm2程度の高圧窒素ガ
スを供給する。するとと、耐火物粉体投入タンク
１３から自然落下した耐火物粉体は、エゼクタ１
２の減圧吸引作用により例えば1.0〜2.0Kg／hrの
流量で高圧窒素ガスによつてノズル９側に圧送さ
れる。この際、耐火物粉体の圧送に用いられるガ
スは不燃性の窒素ガスであるため、燃性ガスを用
いる火炎溶射の場合と異なりきわめて安全であ
る。 ノズル９から外周７内に噴射された耐火物粉体
は、さらに外筒７の先端から吐出されることにな
るが、焦点４の位置においてレーザービーム２の
エネルギ密度は最大になるため、噴射されて空間
に浮遊している耐火物粉体は焦点４の位置におい
て溶融し、その後溶射対象物５に溶射されて溶射
層１５を形成することになる。 この際、溶射対象物５はスキヤニング装置１６
により水平方向の移動が行なわれ、これにより溶
射面が変化して必要箇所へのライニングあるいは
肉盛り補修作業が行なわれる。 第５図は前記スキヤニング装置１６のスキヤン
速度と溶射厚さとの関係を示す実験結果のグラフ
である。この実験には、耐火物粉体としてアルミ
ナ（Al2O3含有量95％）を用い、また集光距離は
300mm、接着率は30％、炭酸ガスレーザーの出力
は5KWである。 また、この条件で表―１のＡ材質（珪石質）、
Ｂ材質（スピネル質）を用いて実験した結果、同
表に示すように溶射層１５は従来の火炎溶射によ
る品質に比較して２〜３倍以上の材質特性を示す
ことが確認された。
以上説明したように、本発明は、レーザービー
ムを用いて耐火物粉体を溶融し、これを溶射対象
物に溶射するようにしているので、従来の火炎溶
射に比較して装置構成が簡略化し装置を小型化で
きる。また、溶射時の騒音を大幅に低減でき、し
かも必ずしも可燃性ガスを用いる必要がないので
安全である。 また、強力なレーザービームによる溶融である
ので、緻密で高強度な溶射施工材質を容易に得る
ことができる。
ムを用いて耐火物粉体を溶融し、これを溶射対象
物に溶射するようにしているので、従来の火炎溶
射に比較して装置構成が簡略化し装置を小型化で
きる。また、溶射時の騒音を大幅に低減でき、し
かも必ずしも可燃性ガスを用いる必要がないので
安全である。 また、強力なレーザービームによる溶融である
ので、緻密で高強度な溶射施工材質を容易に得る
ことができる。
第１図は本発明の一実施例を示す全体構成図、
第２図は第１図の外筒部分の詳細図、第３図はス
キヤニング装置の詳細図、第４図は第３図の―
線断面図、第５図はスキヤン速度と溶射厚さと
の関係を示すグラフ、第６図は本発明の他の実施
例を示す第１図相当図、第７図は第６図の反射ミ
ラーの詳細図である。 １……レーザー発振器、２……レーザービー
ム、３……集光レンズ、４……焦点、５……溶射
対象物、７……外筒、９……ノズル、１２……エ
ゼクタ、１３……耐火物粉体投入タンク、１５…
…溶射層、１６……スキヤニング装置、１７……
台車、１８，２７……モータ、２１……ガイド
軸、２４……対象物置き台、２５……駆動軸、２
８……反射ミラー、３０……ハンドル。
第２図は第１図の外筒部分の詳細図、第３図はス
キヤニング装置の詳細図、第４図は第３図の―
線断面図、第５図はスキヤン速度と溶射厚さと
の関係を示すグラフ、第６図は本発明の他の実施
例を示す第１図相当図、第７図は第６図の反射ミ
ラーの詳細図である。 １……レーザー発振器、２……レーザービー
ム、３……集光レンズ、４……焦点、５……溶射
対象物、７……外筒、９……ノズル、１２……エ
ゼクタ、１３……耐火物粉体投入タンク、１５…
…溶射層、１６……スキヤニング装置、１７……
台車、１８，２７……モータ、２１……ガイド
軸、２４……対象物置き台、２５……駆動軸、２
８……反射ミラー、３０……ハンドル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザー発振器と、このレーザー発振器から
のレーザービームを焦点位置に集光させる集光レ
ンズと、この集光レンズと前記焦点との間に配置
された耐火物粉体吹付装置と、前記焦点の前方に
配置される溶射対象物を支持してそれを移動させ
るスキヤニング装置とを具備することを特徴とす
る耐火物レーザー溶射装置。 ２ レーザー発振器からのレーザービームを集光
レンズに導く調節可能な反射ミラーをレーザービ
ーム経路に設けた特許請求の範囲第１項記載の耐
火物レーザー溶射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17060084A JPS6183874A (ja) | 1984-08-16 | 1984-08-16 | 耐火物レ−ザ−溶射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17060084A JPS6183874A (ja) | 1984-08-16 | 1984-08-16 | 耐火物レ−ザ−溶射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6183874A JPS6183874A (ja) | 1986-04-28 |
| JPS6137549B2 true JPS6137549B2 (ja) | 1986-08-25 |
Family
ID=15907849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17060084A Granted JPS6183874A (ja) | 1984-08-16 | 1984-08-16 | 耐火物レ−ザ−溶射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6183874A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02111863A (ja) * | 1988-10-20 | 1990-04-24 | Suzuki Motor Co Ltd | ニッケル減圧レーザ溶射被膜の作成方法 |
| JP5058682B2 (ja) * | 2007-06-05 | 2012-10-24 | 新日本製鐵株式会社 | コークス炉亀裂の熱間補修方法 |
-
1984
- 1984-08-16 JP JP17060084A patent/JPS6183874A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6183874A (ja) | 1986-04-28 |
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